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淺析金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)在油田計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2019-11-29 來(lái)源：作者：瀏覽次數(shù)：

【導(dǎo)讀】：摘要：本文介紹了西門子金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)在油田分隊(duì)計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳細(xì)闡述了金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的通訊功能應(yīng)用與特點(diǎn)。并且詳細(xì)闡述了利用金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在油田計(jì)量系統(tǒng)中，配置不同數(shù)據(jù)采集模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)信號(hào)的采集應(yīng)用方式。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，發(fā)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)采集終端這樣的項(xiàng)目選用該流量計(jì)完全可以實(shí)現(xiàn)所需的功能，同時(shí)能夠節(jié)省很多成本，在程序設(shè)計(jì)上也能節(jié)約大量編程時(shí)間，縮短工期。最后本文提出了對(duì)該系統(tǒng)的一些思考與建議。......

摘要：本文介紹了西門子金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)在油田分隊(duì)計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳細(xì)闡述了金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的通訊功能應(yīng)用與特點(diǎn)。并且詳細(xì)闡述了利用金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在油田計(jì)量系統(tǒng)中，配置不同數(shù)據(jù)采集模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)信號(hào)的采集應(yīng)用方式。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，發(fā)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)采集終端這樣的項(xiàng)目選用該流量計(jì)完全可以實(shí)現(xiàn)所需的功能，同時(shí)能夠節(jié)省很多成本，在程序設(shè)計(jì)上也能節(jié)約大量編程時(shí)間，縮短工期。非常后本文提出了對(duì)該系統(tǒng)的一些思考與建議。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

近年來(lái)，隨著油田生產(chǎn)含水上升速度加快，噸油成本逐年提高，由于存在部分采油隊(duì)之間集油流程交叉、單井計(jì)量困難、油區(qū)治安復(fù)雜等原因，加上取樣化驗(yàn)人員的人為因素造成井口產(chǎn)量與集輸站庫(kù)原油輸差大，單井計(jì)量數(shù)據(jù)無(wú)法全面真實(shí)反映采油隊(duì)的原油產(chǎn)量，影響管理層及時(shí)進(jìn)行正確決策。同時(shí)由于無(wú)法界定采油隊(duì)產(chǎn)量，壓力無(wú)法下傳，影響考核管理，不利于調(diào)動(dòng)基層的生產(chǎn)積極性，同時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)油田精細(xì)化管理。因此，迫切需要通過集輸系統(tǒng)區(qū)域優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)采油隊(duì)產(chǎn)量的準(zhǔn)確計(jì)量。

整個(gè)油田分隊(duì)計(jì)量系統(tǒng)分為三個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊存儲(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)、綜合信息管理系統(tǒng)。金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集終端。數(shù)據(jù)采集終端完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)的讀取和控制，并將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。它的輸入是從現(xiàn)場(chǎng)儀表引入的RS485 信號(hào)、模擬量信號(hào)、數(shù)字量信號(hào)和脈沖信號(hào)。

2 工藝流程介紹

原油經(jīng)由各個(gè)采油井從地下采出，通過輸油管道至各個(gè)轉(zhuǎn)接站。轉(zhuǎn)接站接收各個(gè)井口來(lái)液，將隸屬一個(gè)采油隊(duì)的來(lái)液集中匯入三相或兩相分離器中，經(jīng)油氣水分離后外輸。為準(zhǔn)確計(jì)量各個(gè)采油隊(duì)產(chǎn)量，在轉(zhuǎn)接站內(nèi)安裝流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器、在線含水分析儀等設(shè)備對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

3 方案確定

數(shù)據(jù)采集終端采用 PLC 為核心基礎(chǔ)，通過配置不同數(shù)據(jù)采集模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)信號(hào)的采集。在本系統(tǒng)中，采集的信號(hào)主要包括 RS485 信號(hào)、脈沖量信號(hào)、4 ～ 20mA 電流信號(hào)。各個(gè)站采集的點(diǎn)數(shù)：儀表 485 信號(hào)不超過 10 個(gè)，脈沖信號(hào)不超過 3 個(gè)、4 ～ 20mA 信號(hào)不超過 20 個(gè)。數(shù)據(jù)發(fā)布采用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布形式。因此，一款小型的具有網(wǎng)絡(luò)接口的PLC 流量計(jì)是較好的選擇。通過比較，西門子公司推出的S7 1200 系列 PLC 流量計(jì)是一個(gè)非常理想的選擇。

4 產(chǎn)品硬件配置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表通訊方式不同，數(shù)據(jù)采集終端配置如表 1所示：

考慮現(xiàn)場(chǎng)安裝了使用脈沖信號(hào)的容積式流量計(jì)，選用帶有 6 通道高速計(jì)數(shù)器的流量計(jì) CPU 1214C 可以直接采集現(xiàn)場(chǎng)脈沖信號(hào)，省去高速計(jì)數(shù)模塊費(fèi)用；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度壓力采集選用 SM 1231 AI 4 通道模擬量采集模塊；

現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流量計(jì)、含水儀等均采用 485 Modbus 通訊協(xié)議，需采用 CM 1241 RS485 通訊模塊。

5 軟件開發(fā)

系統(tǒng)開發(fā)使用西門子 STEP 7 Basic V10.5 版本軟件。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)各類儀表信號(hào)采集，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，非常終將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（1）對(duì)于溫度、壓力的采集，現(xiàn)場(chǎng)儀表采用 4 ～ 20mA信號(hào)，但模擬量采集模塊對(duì)電流信號(hào)的要求是 0 ～ 20mA，如圖 1 所示。

需編程實(shí)現(xiàn) 4 ～ 20mA 的整定，具體編程這里不作詳細(xì)介紹。

（2）容積式流量計(jì)采用脈沖信號(hào)，對(duì)其信號(hào)采集的具體操作如圖 2 所示。

設(shè)備配置中對(duì)要使用的高速計(jì)數(shù)通道進(jìn)行相關(guān)配置。

這里需要注意的是硬件輸入欄中的時(shí)鐘輸入標(biāo)示了實(shí)際的硬件輸入地址。注意這里的非常好個(gè)通道對(duì)應(yīng) I0.0，第二個(gè)通道對(duì)應(yīng) I0.2，依此類推，實(shí)際接線中不要接錯(cuò)。

（3）質(zhì)量流量計(jì)、含水儀等 485 通訊儀表的配置如下：設(shè)備配置中選中 485 通訊模塊，選擇 485 接口 / 端口組態(tài)對(duì)模塊端口進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置：波特率 9600；偶校驗(yàn)；8 個(gè)數(shù)據(jù)位；1 個(gè)停止位。

程序中首次掃描調(diào)用 MB_COMM_LOAD 對(duì)端口進(jìn)行初始化，如圖 3 所示。

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調(diào)用庫(kù) MB_MASTER，主站設(shè)置如圖 4 所示。

這里要注意如果現(xiàn)場(chǎng)有多個(gè) 485 設(shè)備，而我們只使用了一塊 485 通訊模塊，這就要求現(xiàn)場(chǎng)的儀表設(shè)備必須遵循標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 協(xié)議且通訊參數(shù)要求一致。然后在程序中以輪詢的方式來(lái)逐個(gè)讀取。當(dāng)然也可以通過編程的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)與單個(gè)儀表的通訊，那時(shí)可以不考慮上面的問題。

經(jīng)過上面的工作，我們已經(jīng)把現(xiàn)場(chǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)全部采集完成。通過對(duì)這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理生成非常終需要錄入數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，具體過程這里不做詳細(xì)介紹。

下面需要將金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)與中心服務(wù)器建立連接，為數(shù)據(jù)的入庫(kù)做好準(zhǔn)備。首先要考慮使用何種通訊方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)支持多種通訊協(xié)議，根據(jù)實(shí)際情況可以做多種選擇。這里我們使用開放式用戶通信中的 TSEND_C 方式。

在程序中調(diào)用 TSEND_C，如圖 5 所示。

選中該塊按 F1 可查看相應(yīng)幫助。同時(shí)也可以右鍵單擊塊選擇屬性對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。這樣就可以將金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)所采集處理的數(shù)據(jù)發(fā)送至中心服務(wù)器。中心服務(wù)器端可以通過自己編寫的數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)錄軟件將數(shù)據(jù)接收解析后轉(zhuǎn)錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

6 應(yīng)用體會(huì)

通過整個(gè)過程我們可以看出金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)在通訊方面的強(qiáng)大功能，使用起來(lái)十分方便。許多以前需要編程實(shí)現(xiàn)的通訊現(xiàn)在可以直接調(diào)用一個(gè)功能塊輕松實(shí)現(xiàn)。同時(shí)在性價(jià)比方面，目前金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)在業(yè)界是佼佼者，對(duì)于此次分隊(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)采集終端這樣的項(xiàng)目來(lái)說，選用該流量計(jì)完全可以實(shí)現(xiàn)所需的功能，同時(shí)可以節(jié)省很多的成本，在程序設(shè)計(jì)上也可以節(jié)約大量編程時(shí)間，縮短工期。

7 結(jié) 論

由于金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)推出時(shí)間不長(zhǎng)，因此也存在一些問題，比如模塊可選型號(hào)不全、流量計(jì)系統(tǒng)版本不穩(wěn)定、不支持一些常用的通訊協(xié)議。軟件功能雖然強(qiáng)大，但對(duì)平臺(tái)要求較高、占用系統(tǒng)資源長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法釋放、沒有撤銷功能等等。相信金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)在以后的不斷改進(jìn)中會(huì)受到廣大用戶的肯定。

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